Sistema Pêndulo + Hélice: Control De Posição: 5 Steps

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:44

Acest experiment a fost dezvoltat ca lucru practic din disciplină "Eletrônica Industrial" nu primul semestru de 2018, pelos alunos Eduardo Coelho și Rodrigo Sousa, do curso de engenharia Aeroespacial na Universidade Federal de Minas Gerais.

O "Sistema pêndulo + hélice: controle de posição" buscou uma abordagem pratică de tehnici de control pentru poziționarea um pânndul de la uma poziție de referință setată. Esse control of posição foi done using controles dos following types: liga / desliga, proporcional (kp), e proporcional-integral-derivativo (kp, kd, ki). În cele din urmă, a fost observat o influență a diferitelor tipuri de control, și a dificultății naționale de control.

Step 1: Seleção De Componentes E Materiais

Pentru construcția proiectului, foram utilizados:

Eletrônica

2 Potențiometri (R $ 1, 90)

1 tranzistor Mosfet IRF1404 (R $ 8, 00)

1 Arduino uno (R $ 34, 90)

1 Bateria Lipo (3,7 V) (R $ 15, 00)

Cabos conectores (R $ 5, 00)

1 rezistor de 100 mili ohmi (R $ 0, 20)

1 motor DC 3.7V 48000RPM (R $ 4, 00)

Materiais

Balsa din Madeira (pentru o grabă)

MDF (pentru o susținere a creșterii)

Fita izolant

Cola

Echipamente

Serra

Furadeira

Cost total: R $ 70, 00 (aproximativ)

Pasul 2: Montagem Do Sistema

A montagem do sistema is muito simples, mas uma atenção special a fost solicitat pentru un component muito sensível: o transistor MOSFET. Seu manuseio deve ser cuidadoso, uma vez que a estática do próprio corp este capabil de o danificare, se um de a lui terminais intra în contat cu corpul uman.

Lembrete: O potenciômetro de referência, no desenho, na adevăr se encontra na haste do pêndulo, e varia com a descida e subida do mesmo.

** Dificuldades construtivas / Dicas:

A base do experimento, a fost fabricat în MDF cu curte la laser, și la o scară de grau și a fost gravat cu laser.

O motor, acoplado na ponta do pêndulo, foi 'emendado' com fita crepe e pedaços de madeira para que a hélice, ao girar, não encostasse na madeira e pudesse gerar empuxo corretamente.

A haste deve ser longa o suficient pentru că o empuxo do motor seja o suficient pentru elevá-la. (braço de alavanca).

É muito importante que o terra da bateria seja o mesmo terra do Arduino. Sem isso o sistema não liga.

Pasul 3: 1. Sistemul de control al poziției Liga / Desliga

Na prima strategie de control utilizată, inspirată de experimente semelhantes, foi implementado um controle que, a partir da referência (do potenciômetro de referência) e da medição da posição do pêndulo, ligava o motor caso ele estivesse abaixo da referência e desligava-o caso sua posição ultrapassasse a mesma. De exemplu:

Foi setada uma posição na referência de 45º;

O pêndulo initial se encontrava a 0º;

O sistema liga o motor e o braço sobe;

A nova medição da posição do braço indica 50º;

O sistema desliga o motor e o braço desce;

Mede-se novamente e o braço desceu para 35º;

O sistema liga o motor e o braço sobe.

E asim a posição do pêndulo é controlada por um "liga / desliga", deixând sau sistemul oscilant ca poate fi văzut fără grafic. Niciun videoclip, este posibil să observe sau să funcționeze oscilant.

O codigo comentat este disponibil pentru descărcare.

Pasul 4: 2. Controle Proporcional

No system de controle proportional, a ação de controle (tração do motor controlada por PWM) este proporțională până la valoarea do erro: o ângulo medido pelo potenciômetro de medição é comparado com o ângulo desejado e este erro é multiplicado por uma constant pentru a obține cal va fi a potencia furnecida ao motor. Por isso, conforme o braço se aproxima da posição desejada, a tração do motor é diminuida. Isso oferă uma subida um puțin mais suave do que no sistema liga e desliga, porém prea acarreta um erro em regime permanent (o braço se estabiliza em uma posição um little abaixo da desejada)

No code, por simplicidade, o erro é medido em graus e a ação de controle é um número de 0 a 255, porém não há problema pois se poate-mudar constant pentru a corecta acest erro.

O codigo este disponibilivel pentru download.

Pasul 5: 3. Controlul Proporțional-Integral Derivativ

Nici un sistem PID, o acțiune de control are în vedere 3 caracteristici ale eroului:

1- (Parcela Proporțional) O valoare do erro asim ca no controle proporțional.

2- (Parcela Integral) A soma dos valores de erro ao longo do tempo. Quanto maior o tempo em que há um valor de erro, maior a contribuição dessa parcela para a ação de controle.

3- (Parcela Derivativa) A variação instantânea do erro. Quanto mais o erro varia no tempo, maior é a contribuição dessa parcela.

Com as constantes certas, o controle PID oferă uma subida suave até o ângulo desejado e, devido a parcela integral, corrige qualquer erro em regime permanent.

O cod este disponibil pentru descărcare.